(57)【要約】【課題】硬化性樹脂からなる被覆材を硬化炉で硬化させる光ファイバの製造方法において、被覆材表面に凹凸や損傷が生じないようにする。また、紫外線照射工程から次のガイドローラに至る距離を短縮し、全体としてコンパクトな光ファイバの製造装置を提供する。【解決手段】光ファイバ線引き工程で、被覆材をガラス転移温度以上の温度で第１、第２固定ガイドローラ７，９、揺動ガイドローラ８を通過させる光ファイバの製造方法であって、光ファイバ素線６が通過する第１、第２ガイドローラ７，９、揺動ガイドローラ８の表面状態は、算術平均粗さＲａ≦０．５μｍ、かつ、最大高さＲｙ≦２．７μｍ、かつ、十点平均粗さＲｚ≦１．４μｍの条件を満たす光ファイバの製造方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの線引き工程で、被覆材がガラス転移点以上の温度でガイドローラを通過させる光ファイバの製造装置であって、前記ガイドローラの前記光ファイバとの接触面の表面状態は、算術平均粗さＲａ≦０．５μｍ、最大高さＲｙ≦２．７μｍ、十点平均粗さＲｚ≦１．４μｍの条件を満たすことを特徴とする光ファイバの製造装置。
【請求項２】
前記被覆材は硬化性樹脂からなり、前記ガイドローラは前記光ファイバの走行方向を変化させるローラであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造装置。
【請求項３】
光ファイバの線引き工程で、被覆材を硬化炉で硬化させる光ファイバの製造方法であって、前記被覆材がガラス転移点以上の温度に熱せられた光ファイバを通過させる位置のガイドローラの表面状態は、算術平均粗さＲａ≦０．５μｍ、最大高さＲｙ≦２．７μｍ、十点平均粗さＲｚ≦１．４μｍの条件を満たすことを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記被覆材は硬化性樹脂からなり、前記ガイドローラは前記光ファイバの走行方向を変化させるローラであることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの製造装置及び製造方法に関し、特に、光ファイバ線引き装置において光ファイバ被覆材の表面に凹凸あるいは傷が生じることがない光ファイバの製造装置及び光ファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバの製造に関しては、被覆材が紫外線硬化樹脂の場合、線引き炉で線引きされた光ファイバに紫外線硬化樹脂を被覆した後、紫外線照射装置によって紫外線を照射することにより硬化させている。紫外線照射工程においては、被覆材が硬化するが、硬化した被覆材が紫外線ランプの発光により高温となり加熱される結果、紫外線硬化樹脂が軟化する。被覆材が軟化した状態で硬質のガイドローラに接触すると、被覆材表面に凹凸が生じ損傷したり、光ファイバが曲がったりする原因となる。
【０００３】
被覆材表面の損傷あるいは光ファイバテープ心線の曲がりを防止して伝送損失の増加を防止することを目的とした光ファイバの製造方法として、特許文献１に開示された光ファイバテープ心線の製造方法が知られている。
【０００４】
特許文献１に開示された光ファイバテープ心線の製造方法は、光ファイバテープ心線を紫外線硬化樹脂からなる被覆材で一括被覆した後、紫外線照射装置により被覆材を硬化させる際、心線の厚さ、紫外線照射装置直後のガイドローラの直径、紫外線照射装置からガイドローラに光ファイバテープ心線が到達するまでの時間ｔ（ｍｓ）を次のように規定している。
【０００５】
ｄ／（（Ｒ＋ｄ）×ｔ）＜０．２
ここで、光ファイバテープ心線の厚さを２ｄ（μｍ）、ガイドローラの直径を２Ｒ（ｍｍ）とする。
これにより、光ファイバテープ心線表面に損傷を与えることなく、かつ曲がりが発生せず、伝送特性の劣化を防止するものである。
【０００６】
また、揺動ガイドローラの揺動運動により光ファイバを転動させて有効に所定のねじりを付与し、真円形の同心円状である場合と等価的に偏波分散を抑制することを目的とした、光ファイバおよび光ファイバの製造方法が特許文献２に開示されている。
【０００７】
特許文献２に開示された光ファイバ及び光ファイバの製造方法は、揺動ガイドローラの揺動により、そのローラ表面で光ファイバを転動させて時計回りのねじりと反時計回りのねじりとを交番的に付与する際、揺動ガイドローラの真横方向に設置された次段の第１の固定ガイドローラが、そのローラ表面の中央部に設けられたＶ字型の狭溝に光ファイバを挿着することにより、そのローラ表面での光ファイバの転動を抑止し、揺動ガイドローラのローラ表面での光ファイバのスムーズな転動を補助するものである。
【０００８】
また、被覆材表面に凹凸あるいは傷等がない良好な表面状態の光ファイバを製造するには、走行する光ファイバの表面の凹凸状態を観察することが必要であるが、走行する多心テープ光ファイバの表面の凹凸状態を観察する方法として、特許文献３に開示された多心テープ光ファイバの表面状態観察方法が知られている。
【０００９】
特許文献３に開示された多心テープ光ファイバの表面状態観察方法は、投光部からテープの表面に投射光を投射するとともに、投光部からの正反射光を受光しない角度に受光部を設け、テープの表面に異常部があった場合に正反射光とは異なる角度で反射される反射光を対物レンズで取り込み、ＣＣＤを用いたセンサで受光して、異常部のみの反射光の画像情報を得る。次に、この画像情報を画像処理装置により処理することによって、輝度の大きい部分の面積、個数を検出して、表面状態の凹凸、気泡の位置、大きさを知ることができるものである。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−１７０７８７号公報
【特許文献２】
特開平８−２９５５２８号公報
【特許文献３】
特開平１０−２４６６１６号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
線引きタワーの上部に設置された線引き炉中で光ファイバ母材から光ファイバを線引きする工程と、線引きされた光ファイバに所定の被覆材料をコーティングし、被覆材料に紫外線を照射して硬化する工程を経て光ファイバ素線を得た後、光ファイバ素線をガイドローラによって次工程へ送出するが、光ファイバ素線が紫外線照射後ガイドローラに到達するまでの時間ｔ（ｍｓ）を特許文献１で規定された関係式を満たすようにしないと、光ファイバの被覆材に損傷を与えてしまう。この光ファイバ被覆表面の凹凸が大きい場合、光ファイバの伝送特性を悪化させる問題がある。
【００１２】
特に、特許文献２に開示されたように、光ファイバを転動させて長手方向に周期的に所定のねじりを付与することにより、光ファイバが真円形である場合と等価的に偏波分散を抑制することを目的とした揺動線引きでは、揺動ローラ上を光ファイバが転動するため、揺動ローラの表面状態によっては光ファイバ被覆全周に亘って表面に凹凸や外傷を与え、伝送特性の劣化や、機械的強度を低下させる問題がある。
【００１３】
また、光ファイバの被覆材が紫外線硬化樹脂からなる場合、紫外線硬化樹脂に紫外線照射装置で紫外線を照射し硬化させているが、紫外線照射装置内の紫外線ランプの発光により発熱を伴い、被覆材が加熱されることによって軟化する。被覆材がガラス転移点以上の温度に熱せられた状態で、表面の粗いガイドローラと接触すると、ガイドローラ表面の形状が転写され、光ファイバの被覆材の表面が損傷を受ける問題がある。被覆材が、熱硬化性樹脂等からなる場合であっても、被覆材が加熱されることによって同様の問題がある。
【００１４】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、光ファイバ被覆材のガラス転移点以上の温度でガイドローラを通過させる光ファイバの製造装置及び光ファイバの製造方法において、光ファイバの被覆材表面に凹凸や損傷が生じないようにすることを目的とする。
【００１５】
また、紫外線照射工程から次のガイドローラに至る距離を可能な限り短縮し、全体としてコンパクトな光ファイバの製造装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による光ファイバの製造装置は、光ファイバ線引き工程で、被覆材がガラス転移点以上の温度でガイドローラを通過させる光ファイバの製造装置であって、前記ガイドローラの前記光ファイバとの接触面の表面状態は、算術平均粗さＲａ≦０．５μｍ、最大高さＲｙ≦２．７μｍ、十点平均粗さＲｚ≦１．４μｍの条件を満たすことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明による光ファイバの製造方法は、光ファイバ線引き工程で、被覆材を硬化炉で硬化させる光ファイバの製造方法であって、前記被覆材がガラス転移点以上の温度に熱せられた光ファイバを通過させる位置のガイドローラの表面状態は、算術平均粗さＲａ≦０．５μｍ、最大高さＲｙ≦２．７μｍ、十点平均粗さＲｚ≦１．４μｍの条件を満たすことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜４図に基づいて説明する。図１は、本発明の光ファイバの製造方法を実施する光ファイバの製造装置を示す概略構成図である。
【００１９】
本発明の光ファイバの製造方法は、別工程で製造される光ファイバ母材（図示しない）が、線引き炉１にセットされ、線引き炉１内のヒータによって光ファイバ母材の下端を加熱・軟化させ、光ファイバ２が線引きされる。
【００２０】
次に、線引きされた光ファイバ２の外径を、レーザ外径測定器３で測定する。ここで得られた測定結果は線引き制御装置（図示しない）で監視され、測定結果に基づいて光ファイバ２の外径が所定の値（例えば、１２５μｍ）となるように、線引き速度や光ファイバ母材の加熱温度等が制御される。
【００２１】
次に、線引きされた光ファイバ２を樹脂コーティングダイス４に蓄えられた紫外線硬化樹脂中を経由させ、光ファイバ２の表面に紫外線硬化樹脂をコーティングする。樹脂材料としては、ウレタンアクリレート系やエポキシアクリレート系の紫外線硬化樹脂が例示されるが、熱硬化性樹脂や加熱して焼き付けるシリコーンゴム等が用いられてもよい。
【００２２】
紫外線硬化樹脂がコーティングされた光ファイバ素線６は、引き続き紫外線照射工程に送出され、硬化炉５中で紫外線照射装置の紫外線ランプ（図示しない）が発光した紫外線が照射され、紫外線硬化樹脂を硬化する。このときの光ファイバ素線６の外径は、例えば２５０μｍである。
【００２３】
次に、紫外線硬化樹脂がコーティングされた光ファイバ素線６は、第１固定ガイドローラ７を通過した後、揺動ガイドローラ８、第２固定ガイドローラ９を通過した後、次工程の光ファイバの表面状態測定工程に送られ、第３固定ガイドローラ１１を通過した後、キャプスタン１２で所定の巻き取り張力及び速度となるように駆動され、第４固定ガイドローラ１３を経て、巻き取り装置１４によって巻き取られる。
【００２４】
第１〜第４固定ガイドローラ７，９，１１，１３は、揺動ガイドローラ８と同様に、例えばローラ径１５０ｍｍφ、ローラ幅３０ｍｍであるが、各ローラ表面の中央部にＶ字型溝７ａ，９ａ，１１ａ，１３ａ（１１ａ，１３ａは図示しない）が形成されている。
【００２５】
図２は、第１、第２固定ガイドローラ及び揺動ガイドローラを示す図１のＸ−Ｘ断面図である。光ファイバの走行方向を変化させる第１、第２固定ガイドローラ７，９、及び揺動ガイドローラ８は、例えばアルミニウムからなり、光ファイバ素線６が接触する面はメッキ層またはセラミック層の加工が施され、表面の粗さが後述するような算術平均粗さ（Ｒａ）、最大高さ（Ｒｙ）、十点平均粗さ（Ｒｚ）が所定の値を満たすように調整されている。なお、第３固定ガイドローラ１１のＶ字溝についても同様の表面粗さに調整することが望ましい。
【００２６】
揺動ガイドローラ８の光ファイバ素線６が接触する面は、図２に示す例では円筒面８ａであるが、Ｕ字状溝面、Ｖ字状溝面であってもよい。なお、円筒面８ａの場合、両側縁部にはフランジ８ｂ，８ｃが形成されている。また、第１，第２固定ガイドローラ７，９の光ファイバ素線６が接触する面にはＶ字状溝が形成されている。
【００２７】
以上のような、第１固定ガイドローラ７及び揺動ガイドローラ８の組み合わせにより、揺動ガイドローラ８の揺動速度に対して光ファイバ素線６に所定のねじりを付加し、線引き炉１から線引きされる光ファイバ２に時計回りのねじりと反時計回りのねじりを交番的に付加することができる。
【００２８】
図３は、光ファイバの表面状態を計測している様子を示す概略図である。表面状態測定工程では、特許文献３に開示されたような測定原理による表面状態測定装置１０によって、光ファイバ素線６の外径を非接触で測定する。
【００２９】
表面状態測定装置１０は、投光部１５、受光部１８及び画像処理装置２２からなる。投光部１５は、レーザダイオード１６、スリット１７等からなり、受光部１８は、対物レンズ１９、鏡筒２０、センサ２１等からなる。受光部１８のセンサ２１は、光ファイバ素線６の被覆材表面の凹凸や傷等に関する２次元の画像情報を取り込むことができるＣＣＤを使用する。また、光ファイバ素線６は走行していることから、フォトダイオード等の光電変換素子が線状に配列された１次元センサを用いても画像情報を取り込むことができる。
【００３０】
投光部１５と受光部１８は、光ファイバ素線６との角度Ψ１，Ψ２をそれぞれ調整できるように支持されており、投光部１５から光ファイバ素線６に投射光を投射する。受光部１８は、投光部１５からの正反射光を受光しない角度に支持される。光ファイバ素線６の表面に凹凸等の欠陥部があった場合に、正反射光とは異なる角度で反射される反射光を対物レンズ１９で取り込み、ＣＣＤを用いたセンサ２１で受光して、欠陥部のみの反射光の画像情報を得ることができる。この画像情報を画像処理装置２２により処理することによって、輝度の大きい部分の面積、個数を算出して、表面状態の凹凸気泡の位置、大きさを知ることができる。
【００３１】
第１、第２固定ガイドローラ７，９のＶ字型溝７ａ，９ａ、及び揺動ガイドローラ８の円筒面８ａは、硬化炉５から出た直後の光ファイバ素線６が接触し光ファイバ素線６の走行方向を変化させながら通過するが、この時の光ファイバ素線６の被覆材は紫外線によって硬化されたものであるが、硬化炉５内の紫外線ランプが発する熱で加熱され軟化しており、凹凸が生じたり傷がつく等の恐れがある。硬化炉５から出た直後の被覆材の温度がガラス転移温度以上であると、その危険性は一層増す。
【００３２】
このため、本発明においては、ガラス転移温度以上に加熱された被覆材が接触する第１、第２固定ガイドローラ７，７のＶ字型溝７ａ，９ａ、及び揺動ガイドローラ８の円筒面８ａの表面状態を特定の表面粗さを有する状態とすることによって、前記した危険性を除去することが可能となった。
【００３３】
（実施例１）
ガイドローラの光ファイバ素線が走行する面の表面状態について、算術平均粗さＲａ≦０．５（μｍ）、かつ、最大高さＲｙ≦２．７（μｍ）、かつ、十点平均粗さＲｚ≦１．４（μｍ）である固定ガイドローラ及び揺動ガイドローラを使用し、紫外線硬化樹脂からなる光ファイバ被覆材の温度がガラス転移点以上の温度に加熱された状態で光ファイバを走行させた。なお、算術平均粗さＲａ、最大高さＲｙ、十点平均粗さＲｚは、それぞれ［ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４］の規格で定義されている。
【００３４】
ここで、ガイドローラは、ローラ周方向に回転し、光ファイバ素線の走行方向を変化させるようにガイドする固定ガイドローラ、及び揺動線引き時に光ファイバ素線に所定のねじれを付与する揺動ガイドローラであり、第１、第２固定ガイドローラ７，９、及び揺動ガイドローラ８が対応する。また、各ガイドローラの表面状態の測定は、非接触式３次元形状測定器を使用して行った。
【００３５】
前記のようにして、第１、第２固定ガイドローラ７，９及び揺動ガイドローラ８上を走行した後の光ファイバ素線６の表面を、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観察したところ、光ファイバ素線の被覆材表面に凹凸や傷は検出されなかった。
【００３６】
（比較例）
ガイドローラの光ファイバ素線が走行する面の表面状態について、算術平均粗さＲａ＞２．３（μｍ）、かつ、最大高さＲｙ＞１５（μｍ）、かつ、十点平均粗さＲｚ＞８．０（μｍ）である第１、第２固定ガイドローラ７，９及び揺動ガイドローラ８を使用し、前記実施例１で使用したのと同様の紫外線硬化樹脂からなる被覆材を有する光ファイバ素線を走行させ、光ファイバ表面を、ＳＥＭにより観察したところ、光ファイバ被覆材表面に最大高さＲｙ以下の凹凸や傷が検出された。
【００３７】
（実施例２）
実施例１において、光ファイバ被覆材表面の凹凸や傷の欠陥は、ＳＥＭによって観察したが、前記した特許文献３に開示された表面状態観察方法あるいは測定装置のセンサによって検出することができる。この場合、図３に示すように、光ファイバ素線６に対して長手方向にある角度Ψ１で入射する投光部１５を配置し、光ファイバ被覆材表面でのレーザ散乱光を受光できる角度Ψ２に受光部１８を配置する。そして、センサ２１によって散乱光を感知することで、光ファイバ被覆の凹凸や傷を検出することができる。
【００３８】
図４は、散乱光感受電圧とガイドローラの表面状態の関係を示す図で、図４（Ａ）はセンサ出力（Ｖ）とガイドローラ表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）の関係を示す図、図４（Ｂ）はセンサ出力（Ｖ）とガイドローラ表面の最大高さＲｙ（μｍ）の関係を示す図、図４（Ｃ）はセンサ出力（Ｖ）とガイドローラ表面の十点平均粗さＲｚ（μｍ）の関係を示す図である。なお、図４において、ガイドローラの表面状態は、３つのパラメータ（Ｒａ，Ｒｙ，Ｒｚ）で特定の状態が決定され、第１〜第４の状態を示している。
【００３９】
ガイドローラの表面状態について、算術平均粗さＲａ＝０．５（μｍ）、最大高さＲｙ＝２．７（μｍ）、十点平均粗さＲｚ＝１．４（μｍ）を満たすように加工した第１の状態の第１、第２固定ガイドローラ及び揺動ガイドローラを用い、紫外線硬化樹脂被覆材の温度がガラス転移点以上の温度に加熱された光ファイバ素線を走行させたところ、図３に示す受光部から図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すようなセンサ出力０（Ｖ）が得られ、被覆材の表面に凹凸や傷が検出されなかった。
【００４０】
これに対し、ガイドローラの表面状態について、Ｒａ＝２．３５（μｍ）、Ｒｙ＝１５．４（μｍ）、Ｒｚ＝８．５６（μｍ）を満たすように加工した第２の状態の第１、第２固定ガイドローラ及び揺動ガイドローラを用い、同様の光ファイバ素線を走行させたところ、図３に示す受光部から図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すようなセンサ出力１．０（Ｖ）が得られ、被覆材の表面に凹凸や傷からなる欠陥が検出された。
【００４１】
また、ガイドローラの表面状態について、Ｒａ＝２．２９（μｍ）、Ｒｙ＝１５．４（μｍ）、Ｒｚ＝８．６１（μｍ）を満たすように加工した第３の状態の第１、第２固定ガイドローラ及び揺動ガイドローラを用い、同様の光ファイバ素線を走行させたところ、図３に示す受光部から図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すようなセンサ出力０．４（Ｖ）が得られ、被覆材の表面に凹凸や傷からなる欠陥が検出された。
【００４２】
また、ガイドローラの表面状態について、Ｒａ＝２．２４（μｍ）、Ｒｙ＝１５．１（μｍ）、Ｒｚ＝８．１４（μｍ）を満たすように加工した第４の状態の第１、第２固定ガイドローラ及び揺動ガイドローラを用い、同様の光ファイバ素線を走行させたところ、図３に示す受光部から図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すようなセンサ出力０．１（Ｖ）が得られ、被覆材の表面に若干の欠陥があることが検出された。
【００４３】
以上の実施の形態においては、光ファイバの被覆材は紫外線硬化樹脂について説明したが、これに限られず熱硬化性樹脂や加熱して焼き付けるシリコーンゴム等が用いられてもよい。また、単心の光ファイバを被覆材でコーティングし、硬化させた光ファイバについて説明したが、複数の光ファイバを平行に配列して、一括被覆によりテープ化されている光ファイバテープ心線に本発明を適用することも可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ガイドローラの表面状態を算術平均粗さＲａ≦０．５μｍ、最大高さＲｙ≦２．７μｍ、十点平均粗さＲｚ≦１．４μｍの条件を満たすようにしたことによって、光ファイバを被覆材のガラス転移点以上の温度でガイドローラを通過させても、光ファイバの被覆材表面に凹凸や損傷が生じることがなく、高品質の光ファイバを製造することが可能となる。また、紫外線照射工程から次のガイドローラに至る距離を短縮し、全体としてコンパクトな光ファイバの製造装置とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による光ファイバの製造方法を実施する光ファイバの製造装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】第１、第２固定ガイドローラ及び揺動ガイドローラを示す図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】光ファイバの表面状態を計測している様子を示す概略図である。
【図４】散乱光感受電圧とガイドローラの表面状態の関係を示す図である。
【符号の説明】
１…線引き炉、２…光ファイバ、３…レーザ外径測定器、４…樹脂コーティングダイス、５…硬化炉、６…光ファイバ素線、７…第１固定ガイドローラ、８…揺動ガイドローラ、９…第２固定ガイドローラ、１０…表面状態測定装置、１１…第３固定ガイドローラ、１２…キャプスタン、１３…第４固定ガイドローラ、１４…巻き取り装置、１５…投光部、１６…レーザダイオード、１７…スリット、１８…受光部、１９…対物レンズ、２０…鏡筒、２１…センサ、２２…画像処理装置。
【図１】
2005035799.tif 000003
【図２】
2005035799.tif 000004
【図３】
2005035799.tif 000005
【図４】
2005035799.tif 000006